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進入中研院團隊首度揭開花粉受孕關鍵 將有助提高農作物產量
中研院植物暨微生物學研究所副研究員中村友輝（左）與文章共同第一作者阮錦雲（右）。（記者簡惠茹攝）
〔記者簡惠茹／台北報導〕農作物產量問題與花粉不孕有直接的關係，中研院植物暨微生物學研究所副研究員中村友輝團隊首度揭開花粉受孕過程中，關鍵脂質「磷脂酸」的生成機制，將有助於提高農作物產量。
中村友輝團隊發現影響花粉管生長的關鍵脂質「磷脂酸」（PA）的生成機制，有助於掌握脂質與花粉管生長的關係，有機會提高農產量新策略，論文已於今年5月29日發表於植物學頂尖期刊The Plant Cell。
中村友輝表示，農作物產量問題與植物不孕有直接的關係，花粉發育對於植物的生殖繁衍相關，確保植物成功受孕對於作物和果樹的產量至關重要，許多環境因子影響植物的受孕而導致農作物產量下降，了解植物受孕的運作機制有助於解決農產減量的問題。
中村友輝指出，花粉受孕有4個階段，成熟花粉從花藥釋出，釋出的花粉粒附著於雌蕊，花粉粒生成花粉管並延伸至胚珠，花粉管抵達胚珠並完成受孕，過去有研究指出，磷脂酸在花粉管生長過程中扮演傳遞訊息的重要角色，但是如何生成又如何影響花粉管生長過去都不清楚。
團隊選擇使用文獻了解較豐富的植物阿拉伯芥來探討，中村友輝指出，首先在阿拉伯芥的花粉內鑑定出兩種酵素，分別是DGK2和DGK4，在動物中DGK酵素可以將沒有傳遞訊息功能的二酸甘油酯DAG轉換成有傳遞訊息功能的磷脂酸，但是植物中還不知道是否有這樣的機制。
中村友輝指出，因此團隊將剔除酵素DGK2和DGK4的變異株和正常的阿拉伯芥拿來比較，從變異株看到花粉發芽率比野生株少了一半，花粉也更萎縮，證實DGK2和DGK4對植物受孕的重要性。
為了進一步證實缺乏磷酸脂是造成花粉管無法生長的原因，中村友輝表示，團隊在含有變異株花粉的培養基中加入磷脂酸後，可以看到變異株的花粉粒開始發芽並生成花粉管，12小時後就能達到正常長度。
中村友輝表示，此研究成果將有助於解決農業產量問題，酵素DGK2和DGK4廣泛存在於重要農作物中，在稻米、小麥、玉米、番茄和蘋果中都可以看到，因此研究團隊推測，這次發現的磷脂酸合成機制也在各種植物中存在，可能是增進作物受孕與產量研究的新契機，希望可以進一步對台灣農業有所幫助。
對於目前農作物結實狀況，農試所嘉義分所分所長陳甘澍表示，目前水稻一般品種結實率可以達到85%，不過還是有些水稻品種結實率僅60到70%，如果可以提高受孕相信對產量會有一定的幫助，不過除了受孕率之外，品種是否可以抗耐性高，例如耐熱、耐旱和耐寒也很重要，田間栽培管理技術、水分肥份控制和天候也都會有影響。
文章共同第一作者為台灣國際研究生學程博士候選人阮錦雲、和博士翁玉鑽通訊作者為中村友輝，論文網址。
阿拉伯芥。（記者簡惠茹攝）
